(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸部を有する回転子および固定子と、
前記回転子の回転を検出する回転検出部とを備え、
前記回転検出部は、
前記回転軸部を環状に取り囲むように前記回転軸部に取り付けられ、前記回転軸部を回転軸として前記回転子と共に回転する環状の回転部材と、
前記回転部材の回転を検知するセンサ部とを含み、
前記環状の回転部材は、半径方向に分割可能に前記回転軸部に取り付けられているとともに、前記センサ部は、前記回転部材に対して対向した状態で前記回転軸部を環状に取り囲むように設けられるとともに、半径方向に分割可能に構成されている、回転電機。
【請求項２】
前記環状の回転部材は、円弧形状を有する第１回転部材と、円弧形状を有する第２回転部材とを含み、
前記円弧形状を有する第１回転部材および前記円弧形状を有する第２回転部材は、前記回転軸部を環状に取り囲むように配置されている、請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記円弧形状を有する第１回転部材および前記円弧形状を有する第２回転部材のそれぞれの端部には、前記回転軸部の延びる方向に突出するフランジ部が設けられており、
前記第１回転部材および前記第２回転部材は、前記フランジ部を介して互いにねじ止めされることにより、前記回転軸部を環状に取り囲むように配置されている、請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記回転部材を前記回転軸部に取り付けていない状態において、前記フランジ部を介して互いにねじ止めされた場合の前記第１回転部材および前記第２回転部材からなる前記環状の回転部材の内径は、前記回転軸部の前記回転部材が取り付けられる部分の外径よりも小さい、請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記回転軸部の前記回転部材が取り付けられる部分には、段差部が設けられており、
前記円弧形状を有する第１回転部材および前記円弧形状を有する第２回転部材は、前記段差部の段差面にねじ止めされることにより、前記回転軸部を環状に取り囲むように配置されている、請求項２に記載の回転電機。
【請求項６】
前記センサ部は、円弧形状を有する第１センサ部と、円弧形状を有する第２センサ部とを含み、
前記円弧形状を有する第１センサ部および前記円弧形状を有する第２センサ部は、前記回転軸部を環状に取り囲むように配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記回転子および前記固定子を収容する筐体をさらに備え、
前記センサ部は、前記筐体の外側の表面にねじ止めされることにより、前記回転部材に対して対向するように配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項８】
回転軸部を有する回転子および固定子と、前記回転子の回転を検出する回転検出部とを含む回転電機と、
前記回転電機の前記回転軸部に接続されるブレードとを備え、
前記回転検出部は、
前記回転軸部を環状に取り囲むように前記回転軸部に取り付けられ、前記回転軸部を回転軸として前記回転子と共に回転する環状の回転部材と、
前記回転部材の回転を検知するセンサ部とを有し、
前記環状の回転部材は、半径方向に分割可能に前記回転軸部に取り付けられているとともに、前記センサ部は、前記回転部材に対して対向した状態で前記回転軸部を環状に取り囲むように設けられるとともに、半径方向に分割可能に構成されている、風力発電システム。
【請求項９】
回転軸部を有する回転子および固定子を備える回転電機に用いる回転検出器であって、
前記回転電機の前記回転軸部を環状に取り囲むように前記回転軸部に取り付けられ、前記回転軸部を回転軸として前記回転子と共に回転する環状の回転部材と、
前記回転部材の回転を検知するセンサ部とを備え、
前記環状の回転部材は、半径方向に分割可能に前記回転軸部に取り付けられているとともに、前記センサ部は、前記回転部材に対して対向した状態で前記回転軸部を環状に取り囲むように設けられるとともに、半径方向に分割可能に構成されている、回転電機に用いる回転検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機、風力発電システムおよび回転電機に用いる回転検出器に関し、特に、回転軸部を有する回転電機、風力発電システムおよび回転電機に用いる回転検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転軸部を有する回転電機が知られている（たとえば、特許文献１参照）。上記特許文献１には、回転軸部を有する発電機（回転電機）を備える風力発電装置が開示されている。この風力発電装置では、発電機は、回転軸部を介してギアボックスなどの種々の装置に接続されるように構成されている。ここで、上記特許文献１に記載されたような従来の発電機では、発電機の回転数をモニタリングするために、回転軸部上の発電機と他の装置（たとえば、ギアボックス）との間に、回転軸部を環状に取り囲むタイプのロータリエンコーダ（回転検出部）を取り付ける場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２０８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記したような従来の発電機では、回転軸部を環状に取り囲むタイプのロータリエンコーダの交換を行う際に、回転軸部上でロータリエンコーダの両側に配置されている機械構造体（たとえば、発電機およびギアボックス）を分解する必要があるという不都合がある。このため、上記したような従来の発電機（回転電機）では、回転軸部を環状に取り囲むタイプのロータリエンコーダ（回転検出部）の交換を容易に行うことができないという問題点がある。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、回転軸部を環状に取り囲むタイプの回転検出部の交換を容易に行うことが可能な回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における回転電機は、回転軸部を有する回転子および固定子と、回転子の回転を検出する回転検出部とを備え、回転検出部は、回転軸部を環状に取り囲むように回転軸部に取り付けられ、回転軸部を回転軸として回転子と共に回転する環状の回転部材と、回転部材の回転を検知するセンサ部とを含み、環状の回転部材は、半径方向に分割可能に回転軸部に取り付けられているとともに、センサ部は、回転部材に対して対向した状態で回転軸部を環状に取り囲むように設けられるとともに、半径方向に分割可能に構成されている。
【０００７】
この発明の第１の局面による回転電機では、上記のように、回転子の回転を検出する回転検出部を、回転軸部を環状に取り囲むように回転軸部に取り付けられる環状の回転部材を含むように構成するとともに、その環状の回転部材を、半径方向に分割可能に回転軸部に取り付けるように構成する。これにより、回転検出部の交換時に、回転軸部に取り付けられた環状の回転部材を半径方向に分割することによって、回転軸部上で回転検出部の両側に配置されている機械構造体（たとえば、回転子、固定子およびギアボックスなど）を分解せずに、古くなった回転検出部の回転部材を回転軸部から取り外すことができる。また、環状の回転部材を半径方向に分割した状態で回転軸部上に配置するとともに、それらの分割された状態の回転部材を回転軸部上で結合することによって、回転検出部の交換時に、回転軸部上で回転検出部の両側に配置されている機械構造体を分解せずに、新しい回転検出部の回転部材を回転軸部に取り付けることができる。その結果、回転軸部を環状に取り囲むタイプの回転検出部の交換を容易に行うことができる。
【０００８】
この発明の第２の局面における風力発電システムは、回転軸部を有する回転子および固定子と、回転子の回転を検出する回転検出部とを含む回転電機と、回転電機の回転軸部に接続されるブレードとを備え、回転検出部は、回転軸部を環状に取り囲むように回転軸部に取り付けられ、回転軸部を回転軸として回転子と共に回転する環状の回転部材と、回転部材の回転を検知するセンサ部とを有し、環状の回転部材は、半径方向に分割可能に回転軸部に取り付けられているとともに、センサ部は、回転部材に対して対向した状態で回転軸部を環状に取り囲むように設けられるとともに、半径方向に分割可能に構成されている。
【０００９】
この発明の第２の局面による風力発電システムでは、上記のように、回転電機の回転子の回転を検出する回転検出部を、回転軸部を環状に取り囲むように回転軸部に取り付けられる環状の回転部材を含むように構成するとともに、その環状の回転部材を、半径方向に分割可能に回転軸部に取り付けるように構成する。これにより、回転電機の回転検出部の交換時に、回転軸部に取り付けられた環状の回転部材を半径方向に分割することによって、回転軸部上で回転検出部の両側に配置されている機械構造体（たとえば、回転子、固定子およびギアボックスなど）を分解せずに、古くなった回転検出部の回転部材を回転軸部から取り外すことができる。また、環状の回転部材を半径方向に分割した状態で回転軸部上に配置するとともに、それらの分割された回転部材を回転軸部上で結合することによって、回転電機の回転検出部の交換時に、回転軸部上で回転検出部の両側に配置されている機械構造体を分解せずに、新しい回転検出部の回転部材を回転軸部に取り付けることができる。その結果、回転軸部を環状に取り囲むタイプの回転検出部の交換を容易に行うことができる。ここで、一般に、長寿命および高信頼性が求められる風力発電システムにおいて、風力発電システムに用いられる部品の中で、回転電機の回転子の回転を検出する回転検出部の寿命は比較的短い。この場合に、本発明では、比較的寿命の短い回転検出部の交換を容易に行うことができるので、回転検出部の交換に伴って風力発電システム全体が停止する時間を短縮することができる。これにより、風力発電システム全体の稼働率を向上させることができる。
【００１０】
この発明の第３の局面による回転電機に用いる回転検出器は、回転軸部を有する回転子および固定子を備える回転電機に用いる回転検出器であって、回転電機の回転軸部を環状に取り囲むように回転軸部に取り付けられ、回転軸部を回転軸として回転子と共に回転する環状の回転部材と、回転部材の回転を検知するセンサ部とを備え、環状の回転部材は、半径方向に分割可能に回転軸部に取り付けられているとともに、センサ部は、回転部材に対して対向した状態で回転軸部を環状に取り囲むように設けられるとともに、半径方向に分割可能に構成されている。
【００１１】
この発明の第３の局面による回転電機に用いる回転検出器では、上記のように、回転電機の回転軸部を環状に取り囲むように回転軸部に取り付けられる環状の回転部材を含むように構成するとともに、その環状の回転部材を、半径方向に分割可能に回転軸部に取り付けるように構成する。これにより、回転検出器の交換時に、回転軸部に取り付けられた環状の回転部材を半径方向に分割することによって、回転軸部上で回転検出器の両側に配置されている機械構造体（たとえば、回転子、固定子およびギアボックスなど）を分解せずに、古くなった回転検出器の回転部材を回転軸部から取り外すことができる。また、環状の回転部材を半径方向に分割した状態で回転軸部上に配置するとともに、それらの分割された回転部材を回転軸部上で結合することによって、回転検出器の交換時に、回転軸部上で回転検出器の両側に配置されている機械構造体を分解せずに、新しい回転検出器の回転部材を回転軸部に取り付けることができる。その結果、回転軸部を環状に取り囲むタイプの回転検出器の交換を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１および第２実施形態による風力発電システムの構成を説明するための模式図である。
【図２】本発明の第１および第２実施形態による発電機の構成を説明するための断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による発電機のロータリエンコーダが取り付けられている部分を筐体の外側から見た拡大正面図である。
【図４】図３に示した本発明の第１実施形態による発電機のロータリエンコーダが取り付けられている部分を矢印Ａ方向側から見た側面図である。
【図５】図３の２００−２００線に沿った断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態による発電機のロータリエンコーダの回転部材を示した正面図である。
【図７】本発明の第１実施形態による発電機のロータリエンコーダの回転部材が分割された状態を示した正面図である。
【図８】本発明の第１および第２実施形態による発電機のロータリエンコーダのセンサ部を示した正面図である。
【図９】本発明の第１実施形態による発電機のロータリエンコーダの回転部材をシャフトに取り付ける手順を説明するための図である。
【図１０】本発明の第１および第２実施形態による発電機のロータリエンコーダのセンサ部を筐体の軸受カバーに取り付ける手順を説明するための図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による発電機のロータリエンコーダが取り付けられている部分を筐体の外側から見た拡大正面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による発電機のロータリエンコーダの回転部材を示した正面図である。
【図１３】本発明の第２実施形態による発電機のロータリエンコーダの回転部材をシャフトに取り付ける手順を説明するための図である。
【図１４】本発明の第１実施形態の第１変形例による発電機のロータリエンコーダの回転部材を分解した状態を示した側面図である。
【図１５】本発明の第１実施形態の第２変形例による発電機のロータリエンコーダの回転部材を分解した状態を示した側面図である。
【図１６】本発明の第１および第２実施形態の第３変形例による発電機のロータリエンコーダのセンサ部を示した正面図である。
【図１７】本発明の第１および第２実施形態の第４変形例による発電機のロータリエンコーダのセンサ部を示した正面図である。
【図１８】本発明の第１および第２実施形態の第５変形例による発電機のロータリエンコーダの回転部材とセンサ部との配置関係を示した拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態による発電機１を含む風力発電システム１００の構成について説明する。なお、発電機１は、本発明の「回転電機」の一例である。
【００１５】
図１に示すように、本発明の第１実施形態による風力発電システム１００は、シャフト１０を有する発電機１などが収容されたナセル２と、ロータハブ３と、ロータハブ３を介して発電機１のシャフト１０に接続されたブレード４と、ナセル２に取り付けられたタワー（支持柱）５とにより構成されている。ナセル２には、シャフト１０を有する発電機１と、ギアボックス６と、カップリング７と、コントロールボックス８と、ロータリジョイント９とが収容されている。なお、シャフト１０は、本発明の「回転軸部」の一例である。
【００１６】
ギアボックス６とは、ロータハブ３を介して伝達されるブレード４の回転を増幅（増速）するための装置である。また、カップリング７とは、ギアボックス６と発電機１のシャフト１０とを連結するための装置である。また、コントロールボックス８とは、ブレード４の回転の制御などを行うための装置である。また、ロータリジョイント９とは、コントロールボックス８により発信される制御信号を発電機１のシャフト１０を介して伝送させるための装置である。第１実施形態では、発電機１とロータリジョイント９との間のシャフト１０に、後述するロータリエンコーダ５０が取り付けられている。
【００１７】
次に、図２〜図１０を参照して、本発明の第１実施形態による発電機１の構成について説明する。
【００１８】
図２に示すように、発電機１は、中空のシャフト１０を有するロータ２０およびステータ３０と、ロータ２０およびステータ３０とを収容する筐体４０と、ロータ２０の回転を検出するロータリエンコーダ５０とにより構成されている。また、筐体４０は、シャフト４０を支持する軸受４１を覆う軸受カバー４３を含むように構成されている。なお、ロータ２０は、本発明の「回転子」の一例であるとともに、ステータ３０は、本発明の「固定子」の一例である。また、ロータリエンコーダ５０は、本発明の「回転検出部」および「回転検出器」の一例である。
【００１９】
シャフト１０は、筐体４０に設けられた一対の軸孔４１にそれぞれ軸受４２を介して回転可能に支持されている。また、シャフト１０は、軸孔４１を介して筐体４０の外側に突出するように構成されている。なお、シャフト１０のロータリエンコーダ５０の後述する回転部材５１が取り付けられる部分には、段差部１１（図５参照）が設けられている。
【００２０】
図２に示すように、ロータリエンコーダ５０は、回転部材５１と、センサ部５２とにより構成されている。回転部材５１は、図３に示すように、シャフト１０を環状に取り囲むようにシャフト１０に取り付けられている。また、回転部材５１は、図５に示すように、シャフト１０の段差部１１の段差面１１ａに当接するように取り付けられている。また、回転部材５１は、シャフト１０を回転軸としてロータ２０と共に回転するように構成されている。なお、回転部材５１の外周面（図５の網掛け部分参照）は、所定の磁気パターンで着磁されている。
【００２１】
また、センサ部５２は、図３に示すように、シャフト１０を環状に取り囲むように配置されている。また、センサ部５２は、図３および図４に示すように、筐体４０の軸受カバー４３の表面に六角穴付きねじ６０により取り付けられている。また、センサ部５２は、図５に示すように、内周面が回転部材５１の外周面に対して半径方向に対向するように配置されている。このセンサ部５２の内周面には、磁気センサ５２０が設けられている。磁気センサ５２０は、ロータ２０の回転に伴う回転部材５１の外周面の磁気パターンの変化を読み取ることによって、回転部材５１の回転を検知するように構成されている。
【００２２】
ここで、第１実施形態では、図６および図７に示すように、回転部材５１は、環状に形成されているともに、半径方向に分割可能なように構成されている。具体的には、回転部材５１は、第１回転部材５１ａと、第２回転部材５１ｂとの２つの部材に分割可能なように構成されている。これらの第１回転部材５１ａおよび第２回転部材５１ｂは、それぞれ、略半円弧形状を有している。
【００２３】
第１回転部材５１ａおよび第２回転部材５１ｂのそれぞれの両端部には、第１回転部材５１ａと第２回転部材５１ｂとを結合するためのフランジ部５１０ａおよび５１０ｂが設けられている。このフランジ部５１０ａおよび５１０ｂは、第１回転部材５１ａおよび第２回転部材５１ｂのそれぞれの一方面側に突出するように設けられている。また、フランジ部５１０ａおよび５１０ｂは、図９に示すように、第１回転部材５１ａおよび第２回転部材５１ｂがシャフト１０に取り付けられた場合において、シャフト１０の延びる方向に突出するように構成されている。なお、フランジ部５１０ａには、六角穴付きねじ７０の胴体部の外径よりも大きい内径を有するねじ挿入孔５１１ａが設けられている。また、フランジ部５１０ｂには、内面に雌ねじが形成されたねじ孔５１１ｂが設けられている。
【００２４】
第１回転部材５１ａおよび第２回転部材５１ｂは、第１回転部材５１ａのフランジ部５１０ａのねじ挿入孔５１１ａと、それに対応する第２回転部材５１ｂのフランジ部５１０ｂのねじ孔５１１ｂとを介して互いに六角穴付きねじ７０によりねじ止めされることによって、シャフト１０を環状に取り囲むように配置されるように構成されている。なお、第１実施形態では、回転部材５１をシャフト１０に取り付けていない状態において、フランジ部５１０ａおよび５１０ｂを介して互いにねじ止めされた場合の第１回転部材５１ａおよび第２回転部材５１ｂからなる回転部材５１の内径Ｒ１（図６参照）は、シャフト１０の回転部材５１が取り付けられる部分の外径Ｒ２（図９参照）よりも小さくなるように構成されている。
【００２５】
図８に示すように、センサ部５２は、環状に形成されているとともに、半径方向に分割可能なように構成されている。具体的には、センサ部５２は、第１センサ部５２ａと、第２センサ部５２ｂとの２つの部材に分割可能なように構成されている。これらの第１センサ部５２ａおよび第２センサ部５２ｂは、それぞれ、略半円弧形状を有している。
【００２６】
第１センサ部５２ａおよび第２センサ部５２ｂのそれぞれには、シャフト１０の延びる方向に貫通するねじ挿入孔５２１が２つずつ設けられている。これらのねじ挿入孔５２１は、第１センサ部５２ａおよび第２センサ部５２ｂが組み合わさって環状に配置された状態において、周方向に略等角度間隔（略９０度間隔）で配置されるように構成されている。なお、図１０に示すように、筐体４０の軸受カバー４３には、第１センサ部５２ａおよび第２センサ部５２ｂのねじ挿入孔５２１に対応するねじ孔４３０が設けられている。第１実施形態では、第１センサ部５２ａおよび第２センサ部５２ｂは、ねじ挿入孔５２１と、それに対応するねじ孔４３０とを介して六角穴付きねじ６０により軸受カバー４３にねじ止めされることによって、シャフト１０に取り付けられた回転部材５１に対して対向するように配置されるように構成されている。
【００２７】
なお、一般に、ロータリエンコーダに上記のような分割構造を採用すると、ロータリエンコーダの検出精度は低下してしまう一方、第１実施形態のような風力発電システムに用いるロータリエンコーダでは、発電機の動作が比較的低速であるので、それほど高い検出精度は要求されない。したがって、第１実施形態のロータリエンコーダ５０の回転部材５１およびセンサ部５２を上記のように分割可能に構成しても、特に問題は生じない。
【００２８】
次に、図９および図１０を参照して、本発明の第１実施形態による発電機１にロータリエンコーダ５０を取り付ける手順について説明する。
【００２９】
まず、図９に示すように、ロータリエンコーダ５０の回転部材５１を、第１回転部材５１ａと第２回転部材５１ｂとに分割した状態で、シャフト１０を環状に取り囲むように配置する。そして、第１回転部材５１ａのフランジ部５１０ａに設けられたねじ挿入孔５１１ａと、それに対応する第２回転部材５１ｂのフランジ部５１０ｂのねじ孔５１１ｂとの位置を合わせる。そして、第１回転部材５１ａおよび第２回転部材５１ｂを、六角穴付きねじ７０を用いて互いにねじ止めする。なお、この時、第１回転部材５１ａおよび第２回転部材５１ｂのフランジ部５１０ａおよび５１０ｂが突出している側とは反対側の面を、シャフト１０の段差部１１の段差面１１ａに当接させておく。このようにして、発電機１のシャフト１０に対するロータリエンコーダ５０の回転部材５１の取り付けが行われる。
【００３０】
次に、図１０に示すように、ロータリエンコーダ５０のセンサ部５２を、第１センサ部５２ａと第２センサ部５２ｂとに分割した状態で、シャフト１０を取り囲むとともに回転部材５１の外周面に対して半径方向の外側から対向するように配置する。そして、第１センサ部５２ａおよび第２センサ部５２ｂに設けられたねじ挿入孔５２１と、それに対応するように筐体４０の軸受カバー４３に設けられたねじ孔５１０ａとの位置を合わせる。そして、第１センサ部５２ａおよび第２センサ部５２ｂを、六角穴付きねじ６０を用いて筐体４０の軸受カバー４３の表面にねじ止めする。このようにして、発電機１の筐体４０の軸受カバー４３の表面に対するロータリエンコーダ５０のセンサ部５２の取り付けが行われる。
【００３１】
第１実施形態では、上記のように、ロータ２０の回転を検出するロータリエンコーダ５０を、シャフト１０を環状に取り囲むようにシャフト１０に取り付けられる環状の回転部材５１を含むように構成するとともに、その環状の回転部材５１を、半径方向に分割可能にシャフト１０に取り付けるように構成する。このように構成することにより、ロータリエンコーダ５０の交換時に、シャフト１０に取り付けられた環状の回転部材５１を半径方向に分割することによって、シャフト１０上でロータリエンコーダ５０の両側に配置されている機械構造体（たとえば、ロータ２０、ステータ３０およびロータリジョイント９など）を分解せずに、古くなったロータリエンコーダ５０の回転部材５１をシャフト１０から取り外すことができる。また、環状の回転部材５１を半径方向に分割した状態でシャフト１０上に配置するとともに、それらの分割された状態の回転部材５１をシャフト１０上で結合することによって、ロータリエンコーダ５０の交換時に、シャフト１０上でロータリエンコーダ５０の両側に配置されている機械構造体を分解せずに、新しいロータリエンコーダ５０の回転部材５１をシャフト１０に取り付けることができる。その結果、シャフト１０を環状に取り囲むタイプのロータリエンコーダ５０の交換を容易に行うことができる。ここで、一般に、長寿命および高信頼性が求められる風力発電システム１００において、風力発電システム１００に用いられる部品の中で、発電機１のロータ２０の回転を検出するロータリエンコーダ５０の寿命は比較的短い。この場合に、第１実施形態では、比較的寿命の短いロータリエンコーダ５０の交換を容易に行うことができるので、ロータリエンコーダ５０の交換に伴って風力発電システム１００全体が停止する時間を短縮することができる。これにより、風力発電システム１００全体の稼働率を向上させることができる。
【００３２】
また、第１実施形態では、上記のように、環状の回転部材５１を、円弧形状を有する第１回転部材５１ａと、円弧形状を有する第２回転部材５１ｂとにより構成するとともに、円弧形状を有する第１回転部材５１ａおよび円弧形状を有する第２回転部材５１ｂを、シャフト１０を環状に取り囲むように配置するように構成する。このように構成すれば、円弧形状を有する第１回転部材５１ａと、円弧形状を有する第２回転部材５１ｂとを結合することにより、容易に、回転部材５１をシャフト１０を取り囲むように環状に形成することができる。
【００３３】
また、第１実施形態では、上記のように、円弧形状を有する第１回転部材５１ａおよび円弧形状を有する第２回転部材５１ｂのそれぞれの端部に、シャフト１０の延びる方向に突出するフランジ部５１０ａおよび５１０ｂを設けるとともに、第１回転部材５１ａおよび第２回転部材５１ｂを、フランジ部５１０ａおよび５１０ｂを介して互いにねじ止めすることにより、シャフト１０を環状に取り囲むように配置するように構成する。このように構成すれば、フランジ部５１０ａおよび５１０ｂを用いることにより、第１回転部材５１ａおよび第２回転部材５１ｂの結合または取り外しを容易に行うことができる。
【００３４】
また、第１実施形態では、上記のように、回転部材５１をシャフト１０に取り付けていない状態において、フランジ部５１０ａおよび５１０ｂを介して互いにねじ止めされた場合の第１回転部材５１ａおよび第２回転部材５１ｂからなる環状の回転部材５１の内径Ｒ１（図６参照）を、シャフト１０の回転部材５１が取り付けられる部分の外径Ｒ２（図９参照）よりも小さくする。このように構成すれば、回転部材５１をシャフト１０に取り付ける際に、第１回転部材５１ａおよび第２回転部材５１ｂからなる回転部材５１の内径Ｒ１がシャフト１０の外径Ｒ２よりも小さい分、回転部材５１によりシャフト１０を締め付けることができるので、回転部材５１をシャフト１０に強固に取り付けることができる。
【００３５】
また、第１実施形態では、上記のように、センサ部５２を、回転部材５１に対して対向した状態でシャフト１０を環状に取り囲むように設けるとともに、半径方向に分割可能に構成する。このように構成すれば、センサ部５２の取り付けまたは取り外しをセンサ部５２を分割した状態で行うことができるので、ロータリエンコーダ５０のセンサ部５２の交換時に、シャフト１０上でロータリエンコーダ５０の両側に配置されている機械構造体を分解する必要がない。これにより、ロータリエンコーダ５０のセンサ部５２の交換を容易に行うことができる。
【００３６】
また、第１実施形態では、上記のように、センサ部５２を、円弧形状を有する第１センサ部５２ａと、円弧形状を有する第２センサ部５２ｂとを含むように構成するとともに、円弧形状を有する第１センサ部５２ａおよび円弧形状を有する第２センサ部５２ｂを、シャフト１０を環状に取り囲むように配置するように構成する。このように構成すれば、円弧形状を有する第１センサ部５２ａと、円弧形状を有する第２センサ部５２ｂとを結合することにより、容易に、センサ部５２をシャフト１０を取り囲むように環状に形成することができる。
【００３７】
また、第１実施形態では、上記のように、ロータ２０およびステータ３０を収容する筐体４０を設けるとともに、センサ部５２を、筐体４０（軸受カバー４３）の外側の表面にねじ止めすることにより、回転部材５１に対して対向するように配置するように構成する。このように構成すれば、ねじ止めによる簡易な構成で、容易に、センサ部５２を回転部材５１に対して対向するように筐体４０に取り付けることができる。
【００３８】
（第２実施形態）
次に、図１、図２、図１１〜図１３を参照して、本発明の第２実施形態による風力発電システム１００ａおよび発電機１ａについて説明する。この第２実施形態では、第１回転部材５１ａおよび第２回転部材５１ｂをフランジ部５１０ａおよび５１０ｂを介して互いにねじ止めすることによって回転部材５１をシャフト１０に取り付ける上記第１実施形態と異なり、第１回転部材５３ａおよび第１回転部材５３ａをシャフト１０の段差部１１の段差面１１ａにねじ止めすることによって回転部材５３をシャフト１０に取り付けている。
【００３９】
本発明の第２実施形態による風力発電システム１００ａは、図１に示すように、発電機１ａなどを収容するナセル２と、ロータハブ３と、ブレード４と、タワー（支持柱）５とにより構成されている。また、発電機１ａとロータリジョイント９との間のシャフト１０には、後述するロータリエンコーダ５０ａが取り付けられている。なお、発電機１ａは、本発明の「回転電機」の一例である。また、ロータリエンコーダ５０ａは、本発明の「回転検出部」および「回転検出器」の一例である。
【００４０】
本発明の第２実施形態による発電機１ａは、図２に示すように、シャフト１０を有するロータ２０およびステータ３０と、ロータ２０およびステータ３０とを収容する筐体４０と、ロータ２０の回転を検出するロータリエンコーダ５０ａとにより構成されている。ロータリエンコーダ５０ａは、図１１に示すように、回転部材５３と、センサ部５２とにより構成されている。この回転部材５３は、シャフト１０の段差部１１の段差面１１ａ（図１３参照）に当接するようにシャフト１０に取り付けられている。
【００４１】
ここで、第２実施形態では、図１２に示すように、回転部材５３は、環状に形成されているとともに、半径方向に分割可能なように構成されている。具体的には、回転部材５３は、第１回転部材５３ａと、第２回転部材５３ｂとの２つの部材に分割されている。これらの第１回転部材５３ａおよび第２回転部材５３ｂは、それぞれ、半円弧形状を有している。
【００４２】
第１回転部材５３ａおよび第２回転部材５３ｂのそれぞれには、シャフト１０の延びる方向に貫通するねじ挿入孔５３０が２つずつ設けられている。これらのねじ挿入孔５３０は、第１回転部材５３ａおよび第２回転部材５３ｂが組み合わさって環状に配置された状態において、周方向に略等角度間隔（略９０度間隔）で配置されるように構成されている。なお、図１３に示すように、シャフト１０の段差部１１の段差面１１ａには、第１回転部材５３ａおよび第２回転部材５３ｂのねじ挿入孔５３０に対応するねじ孔１１０が設けられている。第２実施形態では、第１回転部材５３ａおよび第２回転部材５３ｂは、ねじ挿入孔５３０と、それに対応するねじ孔１１０とを介して六角穴付きねじ８０により段差面１１ａにねじ止めされることによって、シャフト１０を環状に取り囲むように配置されるように構成されている。
【００４３】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００４４】
次に、図１３を参照して、本発明の第２実施形態による発電機１ａにロータリエンコーダ５０ａを取り付ける手順について説明する。なお、ロータリエンコーダ５０ａのセンサ部５２を発電機１ａの筐体４０の軸受カバー４３に取り付ける手順は、上記第１実施形態と同様であるので、以下では、ロータリエンコーダ５０ａの回転部材５３をシャフト１０に取り付ける手順についてのみ説明する。
【００４５】
まず、図１３に示すように、ロータリエンコーダ５０ａの回転部材５３を、第１回転部材５３ａと第２回転部材５３ｂとに分割した状態で、シャフト１０を環状に取り囲むように配置する。そして、第１回転部材５３ａおよび第２回転部材５３ｂを、シャフト１０の段差部１１の段差面１１ａに当接させる。そして、第１回転部材５３ａおよび第２回転部材５３ｂに設けられたねじ挿入孔５３０と、それに対応するように段差面１１ａに設けられたねじ孔１１０との位置を合わせる。その後、第１回転部材５３ａおよび第２回転部材５３ｂを、六角穴付きねじ８０を用いて段差面１１ａにねじ止めする。このようにして、発電機１ａのシャフト１０に対するロータリエンコーダ５０ａの回転部材５３の取り付けが行われる。
【００４６】
第２実施形態では、上記のように、シャフト１０の回転部材５３が取り付けられる部分に、段差部１１を設けるとともに、円弧形状を有する第１回転部材５３ａおよび円弧形状を有する第２回転部材５３ｂを、段差部１１の段差面１１ａにねじ止めすることにより、シャフト１０を環状に取り囲むように配置するように構成する。このように構成すれば、第１回転部材５３ａおよび第２回転部材５３ｂをシャフト１０にねじ止めすることにより、回転部材５３をシャフト１０に確実に取り付けることができる。
【００４７】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００４８】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４９】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、本発明を風力発電システムの発電機に適用した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明は、風力発電システム以外の発電システムに用いられる発電機およびモータなどの回転電機全般に適用可能である。
【００５０】
また、上記第１および第２実施形態では、ロータリエンコーダの回転部材を第１回転部材および第２回転部材の２つの部材に分割可能に構成するとともに、センサ部を第１センサ部および第２センサ部の２つの部材に分割可能に構成する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、回転部材を３つ以上の部材に分割可能に構成してもよいし、センサ部を３つ以上の部材に分割可能に構成してもよい。
【００５１】
また、上記第１および第２実施形態では、略半円弧形状を有する第１回転部材および第２回転部材を用いてシャフトを環状に取り囲む例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、シャフトを環状に取り囲むことができれば、第１回転部材および第２回転部材がそれぞれ略半円弧形状以外の形状を有していてもよい。
【００５２】
また、上記第１実施形態では、図９に示すように、フランジ部５１０ａおよび５１０ｂを、第１回転部材５１ａおよび第２回転部材５１ｂのそれぞれの一方面側に突出するように設ける例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図１４に示す第１変形例のように、フランジ部５１２ａおよび５１２ｂを、第１回転部材５１ａおよび第２回転部材５１ｂのそれぞれの両面側に突出するように設けてもよい。これにより、第１回転部材５１ａと第２回転部材５１ｂとを１対のフランジ部５１０ａおよび５１０ｂを用いて結合する上記第１実施形態と異なり、第１回転部材５１ａと第２回転部材５１ｂとを２対のフランジ部５１２ａおよび５１２ｂを用いてより強固に結合することができる。
【００５３】
また、上記第１実施形態では、図９に示すように、第１回転部材５１ａおよび第２回転部材５１ｂにフランジ部５１０ａおよび５１０ｂを設けるとともに、そのフランジ部５１０ａおよび５１０ｂに、第１回転部材５１ａと第２回転部材５１ｂとを結合するためのねじ挿入孔５１１ａおよびねじ孔５１１ｂを形成する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図１５に示す第２変形例のように、第１回転部材５１ａと第２回転部材５１ｂとを結合するためのねじ挿入孔５１３ａおよびねじ孔５１３ｂを、第１回転部材５１ａおよび第２回転部材５１ｂに直接形成するようにしてもよい。
【００５４】
また、上記第１および第２実施形態では、センサ部を、第１センサ部と、第２センサ部との２つの部材により構成する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図１６および図１７に示す第３および第４変形例のように、センサ部を１つの部材により構成してもよい。たとえば、図１６のセンサ部５４は、略半円弧形状を有する１つの部材により構成されている。また、図１７のセンサ部５５は、図１５のセンサ部５４よりも小さい円弧形状を有する１つの部材により構成されている。これらのセンサ部５４および５５には、それぞれ、センサ部５４および５５を筐体４０の軸受カバー４３に取り付けるためのねじ挿入孔５４１および５５１が２つ設けられている。なお、本発明では、センサ部が円弧形状以外の形状を有していてもよい。
【００５５】
また、上記第１および第２実施形態では、図５に示すように、センサ部の内周面に磁気センサを設けるとともに、回転部材の外周面を所定のパターンで着磁して、センサ部の内周面と回転部材の外周面とを半径方向に対向させるように配置する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図１８に示す第５変形例のように、センサ部５６の筐体４０とは反対側の軸方向の端面に磁気センサ５２０を設けるとともに、回転部材５７の筐体４０側の軸方向の端面（図１８の網掛け部参照）を所定のパターンで着磁して、センサ部５６の筐体４０とは反対側の端面と回転部材５７の筐体４０側の端面とをシャフト１０の軸方向に対向させるように配置してもよい。また、本発明では、センサ部の筐体側の端面と回転部材の筐体とは反対側の端面とを対向させるように配置してもよい。
【００５６】
また、上記第１および第２実施形態では、センサ部を、筐体の軸受カバーに取り付ける例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、回転しない固定された部分であれば、センサ部を、筐体の軸受カバー以外の部分に取り付けてもよい。
【００５７】
また、上記第１および第２実施形態では、ロータリエンコーダを発電機とロータリジョイントとの間に取り付ける例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、シャフト上であれば、ロータリエンコーダをどの位置に取り付けてもよい。たとえば、ロータリエンコーダを発電機とカップリングとの間に取り付けてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１、１ａ  発電機（回転電機）
４  ブレード
１０  シャフト（回転軸部）
１１  段差部
１１ａ  段差面
２０  ロータ（回転子）
３０  ステータ（固定子）
４０  筐体
５０、５０ａ  ロータリエンコーダ（回転検知部、回転検知器）
５１、５３、５７  回転部材
５１ａ、５３ａ  第１回転部材
５１ｂ、５３ｂ  第２回転部材
５１０ａ、５１０ｂ、５１２ａ、５１２ｂ  フランジ部
５２、５４、５５、５６  センサ部
５２ａ  第１センサ部
５２ｂ  第２センサ部
１００、１００ａ  風力発電システム
【図１】
0005556563.tif 000002
【図２】
0005556563.tif 000003
【図３】
0005556563.tif 000004
【図４】
0005556563.tif 000005
【図５】
0005556563.tif 000006
【図６】
0005556563.tif 000007
【図７】
0005556563.tif 000008
【図８】
0005556563.tif 000009
【図９】
0005556563.tif 000010
【図１０】
0005556563.tif 000011
【図１１】
0005556563.tif 000012
【図１２】
0005556563.tif 000013
【図１３】
0005556563.tif 000014
【図１４】
0005556563.tif 000015
【図１５】
0005556563.tif 000016
【図１６】
0005556563.tif 000017
【図１７】
0005556563.tif 000018
【図１８】
0005556563.tif 000019